鄭昆，楊紅

（1.吉林化工學(xué)院，吉林吉林 132012；2.吉林工貿(mào)學(xué)校，吉林吉林 132012）

隨著人們在生命科學(xué)方面的研究越來越深化，所獲得的研究成果越來越多、越來越成熟，在新藥研究中，生物制藥所占的比例在不斷增加。新藥的研發(fā)人員也逐漸將關(guān)注點與研究方向轉(zhuǎn)移到生物藥物研究方面，開始為其研發(fā)投入更多的時間與精力[1]。通過大量的實驗表明，在生物藥物研究方面，蛋白質(zhì)工程技術(shù)所能夠起到的作用越來越大，并且其發(fā)展前景也非常廣闊。

1 生物藥物未來的發(fā)展

與其他化學(xué)制藥相同，生物藥物的功能也是為患者預(yù)防、診斷以及治療疾病。但相對于其他制藥模式而言，生物藥物研發(fā)技術(shù)方面更為復(fù)雜，需要應(yīng)用到化學(xué)、物理、生物以及藥學(xué)等諸多方面的知識與原理，此外還需要應(yīng)用到多個學(xué)科的研究成果。在此基礎(chǔ)上，還需要針對生物的部分成分來制藥，例如選擇生物的細(xì)胞、組織、體液來進行制藥[2]。具體生物藥物研究中除了要準(zhǔn)備上述工作之外，還需要涉及多個方面的知識與理論，并在前人的基礎(chǔ)上深入創(chuàng)新與完善，才能夠形成多種渠道的生物制藥生產(chǎn)渠道，研究出適用于各方面的生物藥物，促進生物藥物特性的深入研究發(fā)展，保障人們身體健康。

正常生物體自身可以保持健康狀態(tài)，主要是因為生物在自身內(nèi)部可以持續(xù)不斷地產(chǎn)生蛋白質(zhì)、酶、抗體及核苷酸等各種調(diào)控物質(zhì)來促進新陳代謝，通過應(yīng)用這些物質(zhì)，能夠有效保障生物體的正常生理機能。所以結(jié)合這一特點，生物制藥的研發(fā)人員可以從中提取這些特殊的調(diào)控物質(zhì)，將其作為生物藥物制造的原料。相對于化學(xué)藥物而言，以生物形式獲得藥物具有更高的藥理活性，且毒副作用更小，同時還具有更高的治療針對性。與此同時，因為不同物種之間存在一定的差異，所以也會同其他藥物一樣，生物藥物也會造成過敏或者免疫反應(yīng)等副作用，這些情況都是無法避免的。

隨著科研人員在生物藥物方面的研究不斷的深入，所研發(fā)出的生物藥物的種類越來越多。當(dāng)前以生物工程特點和使用情況可以劃分為如下四類。

1.1 用于治療

治療方面的生物藥物應(yīng)用較為特殊，一般情況下，艾滋病或腫瘤類疾病會應(yīng)用此類藥物來解決問題。

1.2 用于預(yù)防

一般而言，疫苗、菌苗以及各種霉素等都屬于預(yù)防類生物藥物的應(yīng)用范圍，其所針對的大部分是具有傳染性的疾病。

1.3 用于診斷疫苗

在診斷疫苗方面，生物藥物的應(yīng)用相對于其他類藥物而言優(yōu)勢更為明顯，除了起效快之外，療程也較短，當(dāng)前較為常見的診斷疫苗類生物藥物大致分為酶診斷、免疫診斷以及基因診斷等多種形式。

1.4 用于其他方面

生物藥物的種類非常多，并且功能強大，除了在藥物領(lǐng)域正在應(yīng)用之外，還廣泛應(yīng)用于生物保健、生物化妝品以及生物食品等方面，整體具有很好的前景。

隨著生物藥物所表現(xiàn)出的優(yōu)勢與效果，人們對于生物藥物的認(rèn)識也不斷加深，對于生物藥物的需求量也在快速增長，所以無論是國內(nèi)市場還是國際市場，生物藥物的生產(chǎn)規(guī)模都是在快速上漲。盡管當(dāng)前我國在生物藥物研制方面已經(jīng)投入近萬億元，但與起步較早的國際市場的差距仍非常顯著，因此我國生物藥物的研發(fā)空間潛力巨大，市場前景廣闊。

2 蛋白質(zhì)工程技術(shù)在生物藥物研發(fā)中的具體應(yīng)用

2.1 定點突變工程技術(shù)

定點突變是按照生物醫(yī)藥的結(jié)構(gòu)與功能開展針對性的改造，涵蓋了活性基因、DNA序列和特定核苷酸序列的特定插入和刪除，從而對生物大分子的氨基酸序列進行改變，進而改變藥性，其在生物藥物編碼序列和一級結(jié)構(gòu)中有著很好的修飾作用。相對于自然因素和化學(xué)因素所誘導(dǎo)的突變而言，定點突變具有更強的特異性，而且具有更強的可重復(fù)性。通過對相應(yīng)的能夠改變生物藥物功能與性質(zhì)的核苷酸進行改變，可以獲得活性更高的改良生物藥物。以納豆激酶為例，其本身是由納豆枯草桿菌產(chǎn)生的具有溶解纖維蛋白活性的酶，在心血管藥物開發(fā)中應(yīng)用價值較高。但是實際應(yīng)用中，納豆激酶很容易被氧化，穩(wěn)定性較差，而利用定點突變技術(shù)，將絲氨酸和丙氨醛加入其核苷酸序列中，并且對其催化殘基和附近的蘇氨酸位點進行改變，使得其能夠在大腸桿菌中高表達，并且顯著提升了自身的抗氧化能力。而且還可以借助催化抗體的形式調(diào)節(jié)免疫球蛋白的活性，應(yīng)用突變技術(shù)提高相應(yīng)的催化酶活性，進而加速酶解反應(yīng)。此外，應(yīng)用PCR法開展定點突變也可以改變核苷酸序列，輔助以包涵體對蛋白進行特異性變性與復(fù)性處理，可以實現(xiàn)對蛋白的純化，同時還可以提升其生物活性。

2.2 體外定向進化技術(shù)

定點突變技術(shù)比較適合應(yīng)用于天然蛋白的少數(shù)位點突變，并且蛋白質(zhì)本身的高級結(jié)構(gòu)沒有較為明顯的變化，而且蛋白質(zhì)自身功能只是出現(xiàn)部分變化。但由于人們對于蛋白質(zhì)工程的認(rèn)識已經(jīng)不再局限于少部分改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，所以體外分子定向轉(zhuǎn)化技術(shù)在改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與工程方面應(yīng)用價值得以體現(xiàn)。蛋白質(zhì)工程技術(shù)中，體外定向轉(zhuǎn)化又稱為分子進化，其具體是借助體外DNA或PCR技術(shù)以高通量篩選的模式對蛋白質(zhì)工程涉及藥物進行處理，并且繼續(xù)篩選其中活性較高的藥物，通過此方式來獲得自然界中不存在的高品質(zhì)藥物。相對于定點突變而言，體外定向進化技術(shù)無需獲得藥物結(jié)構(gòu)和工程方面的信息，所以該技術(shù)也被稱作是非理性設(shè)計。在易出錯的PCR開展體外擴增時，通過應(yīng)用適當(dāng)?shù)臈l件，導(dǎo)致堿基出現(xiàn)錯誤配對的情況，這種突變屬于隨機突變，具有簡單和快速的特點，所以需要術(shù)后借助其他技術(shù)來進行篩選[3]。一般而言，只采用一輪定向篩選與選擇無法達到預(yù)期的目標(biāo)，需要連續(xù)重復(fù)的篩選。通過多次在錯誤中的篩選，最終獲得所需要的有益突變基因，從隨機誘變最終獲得有益的積累突變。例如，1,3-丙二醇在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，其能夠被用作為聚酯、聚醚和聚氨酯的合成單體，在1,3-丙二醇合成過程中，同工酶活性要遠(yuǎn)高于1,3-丙二醇氧化還原酶，而同工酶就是借助突變篩選來獲得突變的氧化還原酶，同工酶也被應(yīng)用于其他醛類反應(yīng)中，能夠起到很好的催化作用。此外，結(jié)合抗原決定簇的化學(xué)基團與環(huán)氧化物中間體都能夠調(diào)節(jié)藥物結(jié)構(gòu)，進而使得其生物活性得到顯著提升。

DNA改組，具體是打碎部分同源，但互相存在部分差異的基因序列，并且將其小片段隨機重組，此過程匯總借助重疊堿基促進其隨機配對，最終形成重組的全長核苷酸序列，模擬自然界重組篩選DNA。在改良優(yōu)化酶與蛋白藥物中，DNA重組技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，其能夠很好地篩選酶的活性、穩(wěn)定性與特異性。

2.3 蛋白質(zhì)工程技術(shù)中的轉(zhuǎn)運RNA技術(shù)

在蛋白質(zhì)工程中，轉(zhuǎn)運RNA技術(shù)可以把非天然的氨基酸特異性插入到蛋白質(zhì)中，所以此方式又被稱作非天然氨基酸的替代法。此方法能夠選擇性地改造蛋白質(zhì)功能，首先借助化學(xué)氨?；种妻D(zhuǎn)運RNA，并且使得其出現(xiàn)錯?；那闆r，與此同時，使其攜帶非天然氨基酸，把錯酰化的轉(zhuǎn)運RNA反密碼子靶向轉(zhuǎn)移到目的蛋白中，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。

3 結(jié)語

當(dāng)前世界多個領(lǐng)域都已經(jīng)開始發(fā)展應(yīng)用生物工程技術(shù)，生物藥物的研發(fā)速度也在快速提升，將蛋白質(zhì)工程技術(shù)充分應(yīng)用到生物藥物的研發(fā)中去，能夠顯著提升生物藥物的研發(fā)速度和效率。通過合理應(yīng)用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，生物藥物研究人員可以更加輕松和隨意的設(shè)計與裁切蛋白質(zhì)分子，進而可以從中獲得更多具有新結(jié)構(gòu)、新功能的生物藥物，以更多效果更好、副作用更小的藥物，更好地挽救人們的生命，提升人們的生活質(zhì)量。